Neuronalne korelacje głodu żywnościowego wywołanego stresem i pożywieniem w otyłości (2013)

Związek z poziomem insuliny

Abstrakcyjny

Otyłość to globalny problem zdrowia publicznego predysponujący ponad 500 milionów ludzi na całym świecie (1) na przewlekłe schorzenia, takie jak cukrzyca typu 2 i choroby sercowo-naczyniowe (2). Rola ośrodkowego układu nerwowego w otyłości jest obecnie badana za pomocą zaawansowanych technik neuroobrazowania, które umożliwiają badanie funkcji ludzkiego mózgu (3,4). Wskazówki żywieniowe i stres, dwa czynniki środowiskowe wpływające na zachowania żywieniowe (5,6), wywołują różne zachowania (5,7-11) i odpowiedzi neuronowe (12-16) u osób otyłych w porównaniu z osobami szczupłymi. Te zmiany neuronalne obejmują między innymi prążkowia (17), struktura związana z przetwarzaniem motywacyjnym nagrody i reagowaniem na stres (17) oraz wyspę, która bierze udział w postrzeganiu i integracji doznań, takich jak smak (18) w ciele (19) w odpowiedzi na sygnały żywnościowe (13,15,20) i stresujące wydarzenia (12). Sugerowano, że różnice w tych regionach neuronalnych u osób otyłych (17) może być związane z wyższym głodem jedzenia (21) i rozregulowane zachowania żywieniowe (22), może mieć wpływ na wybór i konsumpcję żywności (13,20,23). Zatem nowe interwencje związane z otyłością mogą być ułatwione dzięki lepszemu zrozumieniu, w jakim stopniu inne czynniki związane z otyłością (np. Czynniki hormonalne i metaboliczne) mogą odnosić się do mechanizmów neuronalnych leżących u podstaw reakcji na sygnały stresowe i pokarmowe oraz w jaki sposób różnice te mogą wpływać na żywność szukając motywacji, takich jak głód jedzenia.

Sygnały hormonalne i czynniki metaboliczne regulują homeostazę energetyczną poprzez działania obwodowe i centralne (24). W przypadku otyłości często występują zmiany poziomu insuliny i wrażliwości na insulinę (25) i może utrwalać nieprzystosowaną fizjologię i zachowanie (26). Sugerowano, że centralna oporność na insulinę może być ważnym czynnikiem przyczyniającym się do zmiany motywacji do jedzenia i zmian w ścieżkach motywacji do nagrody (27). Rzeczywiście receptory insuliny ulegają ekspresji w regionach homeostatycznych mózgu, takich jak podwzgórze (28), a także regiony motywujące związane z zachowaniami związanymi z jedzeniem, w tym brzuszny obszar nakrywkowy (VTA) i substancja czarna (SN) (29), dwie struktury, które przekazują sygnały za pośrednictwem neuronów dopaminergicznych do obszarów korowych, limbicznych i prążkowanych (30). Pogląd ten jest dodatkowo poparty badaniami na gryzoniach i ludziach. Myszy z nokautem receptora insulinowego specyficzne dla neuronu rozwijają hiperinsulinemię i insulinooporność w połączeniu z otyłością wywołaną dietą (31). U ludzi stwierdzono, że siła połączenia sieci spoczynkowej w skorupie i korze oczodołowo-czołowej (OFC) pozytywnie koreluje z poziomem insuliny na czczo, a ujemnie z wrażliwością na insulinę (32), a zdolność insuliny do zwiększania wychwytu glukozy w brzusznej części prążkowia i korze przedczołowej była zmniejszona u osób opornych na insulinę (27). Ponadto w odpowiedzi na zdjęcia żywności osoby otyłe z cukrzycą typu 2 wykazały zwiększoną aktywację w wysepce, OFC i prążkowiu w porównaniu z osobami bez cukrzycy typu 2 (23). Zauważono również korelacje między przestrzeganiem diety a miarami skuteczności i aktywacjami w wysepce i OFC oraz między emocjonalnym jedzeniem a aktywacją w ciele migdałowatym, jądrze ogoniastym, skorupie i jądrze półleżącym (23).

Nie wiadomo jednak, czy różnice w poziomach insuliny i wrażliwości na insulinę wpływają na określone reakcje ludzkiego mózgu podczas ekspozycji na często spotykane bodźce, takie jak sygnały pokarmowe i zdarzenia stresujące oraz czy takie reakcje neuronalne wpływają na apetyt na jedzenie, który może wywoływać zachowania żywieniowe. Postawiliśmy hipotezę, że osoby otyłe, ale nie szczupłe, wykazywałyby zwiększoną reakcję neuronalną w obwodach nerwowych z nagrodą motywacyjną, które obejmują procesy sensoryczne i somatyczne integracja-interocepcja (korowa), pamięć emocjonalna (limbiczna) i motywacja-nagroda (prążkowia) podczas krótkiego przewodnictwa - obrazowe narażenie na ulubione potrawy, stres i neutralne wskazówki; że te odpowiedzi neuronowe będą korelować z głodem pokarmowym, a także z poziomem insuliny i opornością na insulinę (ocenianą przez model homeostazy oceny insulinooporności [HOMA-IR]); i że zależność między insulinoopornością a głodem pokarmowym byłaby zależna od regionalnych aktywacji mózgu.

PROJEKT BADANIA I METODY

Mężczyźni i kobiety w wieku od 19 do 50 lat, z BMI ≥30.0 kg / m² (grupa otyła) lub 18.5 – 24.9 kg / m² (grupa szczupła), które poza tym były zdrowe, rekrutowano za pośrednictwem lokalnych ogłoszeń. Kryteria wykluczenia obejmowały przewlekłe schorzenia, zaburzenia psychiczne (kryteria DSM-IV), urazy lub choroby neurologiczne, przyjmowanie jakichkolwiek leków na receptę, iloraz inteligencji <90, nadwaga (25.0 ≤ BMI ≤ 29.9 kg / m²), niezdolność do czytania i pisania w języku angielskim, ciąża i klaustrofobia lub metal w ciele niezgodne z obrazowaniem metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Badanie zostało zatwierdzone przez Yale Human Investigation Committee. Wszyscy uczestnicy wyrazili świadomą zgodę na podpisanie umowy.

WYNIKI

Kontrastowe mapy mózgu: Osoby otyłe wykazują zwiększoną odpowiedź neuronalną w obszarach korowo-lędźwiowo-prążkowanych

Jak można się było spodziewać, zarówno grupy szczupłe, jak i otyłe wykazywały aktywację obszarów korowo-lędźwiowo-prążkowanych w odpowiedzi na stres i warunki związane z ulubioną żywnością oraz jedynie aktywację wzgórzową i słuchową kory mózgowej w warunkach neutralnego odprężenia (P <0.01, poprawiony błąd rodzinny [FWE] (Uzupełnienie Rys. 1). W przeciwieństwie do map neuronowych aktywacji osób otyłych i szczupłych, nie było różnicy między grupami w średniej aktywacji w odpowiedzi na warunki neutralne dla relaksu. Zatem neutralny stan relaksacyjny został użyty jako aktywny stan porównania w kontrastach między grupami, jak we wcześniejszych badaniach (33). Otyłe osobniki wykazały zwiększoną aktywację neuronową do ulubionych pokarmów, w stosunku do stanu neutralnego relaksacji, w skorupie, wyspie, wzgórzu, wzgórzu, podwzgórzu, parahippocampus, gorszym przednim zakręcie (IFG) i środkowym zakręcie skroniowym (MTG), podczas gdy osoby szczupłe nie wykazał zwiększonej aktywacji w tych regionach (P <0.01, poprawione FWE) (Rys. 1A). Podczas ekspozycji na stres w stosunku do neutralnego odprężenia ponownie osoby otyłe, ale nie szczupłe, wykazywały zwiększoną aktywację w skorupie, wyspie, IFG i MTGP <0.01, z korektą FWE) (Rys. 1B i Dodatkowa tabela 2). Porównanie osób otyłych i szczupłych w warunkach wskazania na ulubione jedzenie wykazało względnie zwiększoną aktywację prążkowia (skorupy), wyspy, ciała migdałowatego, kory czołowej, w tym obszaru Broca, i kory przedczołowej. W stanie stresu osoby otyłe i szczupłe wykazywały większą aktywację w wysepce, wyższy zakręt czołowy i gorszy zakręt potyliczny (Uzupełnienie Rys. 2).

 

Rysunek 1

Różnice w odpowiedziach neuronalnych wewnątrz grupy w kontrastach warunków sygnalizacji. Osiowe wycinki mózgu w grupach otyłych i szczupłych różnic w aktywacji nerwów zaobserwowane w kontrastach porównujących wskazówkę dotyczącą ulubionego jedzenia z warunkami neutralnie relaksującymi (A) i stres kontra ...

Korelacyjne mapy mózgu: Oporność na insulinę koreluje z obserwowanymi odpowiedziami neuronalnymi u osób otyłych

Aby zbadać, w jaki sposób insulinooporność wpływa na aktywację mózgu obserwowaną w przypadku ulubionych pokarmów i stresujących zdarzeń, zastosowaliśmy analizy korelacji oparte na wokselach w całym mózgu, aby zbadać związek HOMA-IR, insuliny na czczo i poziomów FPG z indywidualną zmiennością w odpowiedzi neuronowe na te warunki wskazujące. Najsolidniejsze korelacje w zakresie ulubionej żywności i warunków stresowych zaobserwowano w przypadku HOMA-IR. U osób otyłych, ale nie szczupłych, wartości HOMA-IR korelowały dodatnio z aktywacjami nerwowymi w obszarach korowo-lędźwiowo-prążkowanych w każdym stanie wskazującym. W szczególności stwierdzono dodatnie korelacje z aktywacją neuronów w skorupie, wyspach, wzgórzu i hipokampie w warunkach wskazania ulubionego jedzenia (Rys. 2A i Uzupełnienie Rys. 3A); w skorupie, ogoniastym, insula, ciele migdałowatym, hipokampie i parahippocampusie w warunkach stresu (Rys. 2B i Uzupełnienie Rys. 3A); oraz w skorupie, ogoniastym, wysepce, wzgórzu oraz przednim i tylnym obręczy podczas stanu neutralnego odprężenia (Uzupełnienie Rys. 3A i Dodatkowa tabela 3).

 

Rysunek 2

Analizy korelacji całego mózgu oparte na wokselach za pomocą HOMA-IR. Osiowe wycinki mózgu i odpowiadające im wykresy rozrzutu pokazują korelacje między aktywacją neuronów (ciężary β) w grupie otyłej w warunkach wskazania ulubionej żywności z HOMA-IR (A) i ...

Nic dziwnego, że poziom insuliny na czczo u osób otyłych, ale nie szczupłych korelował dodatnio w regionach podobnych do tych skorelowanych z HOMA-IR. Ponadto stwierdzono dodatnie korelacje z poziomem insuliny w stanie stresu z aktywacją brzusznej prążkowia i ciała migdałowatego, a dodatnią korelację zaobserwowano w warunkach neutralnego odprężenia z aktywacją brzusznej prążkowia (Uzupełnienie Rys. 3B). Ponadto poziomy FPG u osób otyłych korelowały dodatnio z aktywacjami podczas stanu ulubionego pokarmu w skorupie i wzgórzu oraz podczas stanu neutralnego odprężenia w skorupie, ogonie, wysepce, wzgórzu oraz obręczy przedniej i tylnej (Uzupełnienie Rys. 3C i Dodatkowa tabela 3).

Korelacyjne mapy mózgu: subiektywne reakcje na głód pokarmowy na wskazówkę dotyczącą ulubionej żywności i warunki stresowe korelują dodatnio z aktywacjami w obszarach korowo-lędźwiowo-prążkowanych u osób otyłych

Aby zbadać związek między odpowiedziami neuronowymi a głodem jedzenia, zbadaliśmy powiązanie ocenianych przez siebie ocen głodu jedzenia z reakcjami neuronalnymi na wskazówkę ulubionego jedzenia i warunki stresowe. U osób otyłych, ale nie chudych, głód pokarmowy w odpowiedzi na ulubioną wskazówkę żywieniową i warunki stresowe korelują dodatnio z aktywacjami w wielu obszarach korowo-lędźwiowo-prążkowanych (Rys. 3, Uzupełnienie Rys. 4, Dodatkowa tabela 4).

 

Rysunek 3

Analizy korelacji całego mózgu oparte na wokselach z głodem jedzenia. Osiowe wycinki mózgu pokazujące korelacje między ocenami głodu pokarmowego a aktywacją nerwową w stanie stresowym u otyłych (A) i lean (B) grupy (progowe na poziomie P <0.05, ...

Regiony mózgu korelujące zarówno z głodem pokarmowym, jak i opornością na insulinę: efekty mediacji

Na koniec oceniliśmy, czy insulinooporność była skorelowana z głodem pokarmowym w każdym stanie i czy w tych relacjach pośredniczyły odpowiedzi neuronowe. Poziomy HOMA-IR skorelowane z ocenami głodu pokarmowego podczas ekspozycji na ulubione jedzenie u osób otyłych (r² = 0.20; P = 0.04), ale nie osoby szczupłe (r² = 0.006; P = 0.75) (Rys. 4A). Poziomy HOMA-IR nie korelowały z głodem pokarmowym w stresie (otyłość: r² = 0.12, P = 0.12; pochylać się: r² = 0.003, P = 0.82) lub neutralnie relaksujący (otyłość: r² = 0.04, P = 0.38; pochylać się: r² = 0.004, P = 0.80) warunki.

 

Rysunek 4

Model mediacji: nakładające się obszary mózgu pośredniczą w działaniu obserwowanym między HOMA-IR a głodem pokarmowym u osób otyłych. A: Korelacja między poziomami HOMA-IR a ocenami głodu pokarmowego w grupach otyłych i szczupłych. B: Nakładające się obszary neuronowe ...

Aby zbadać, czy modulowana oporność na insulinę moduluje głód pokarmowy za pomocą odpowiedzi neuronowych, najpierw oceniliśmy specyficzne nakładanie się w regionach, które były wspólne w ich neuronowych powiązaniach z opornością na insulinę i głodem pokarmowym. U osób otyłych aktywność w wzgórzu i VTA / SN koreluje zarówno z insulinoopornością, jak i głodem pokarmowym w warunkach wskazania ulubionego jedzenia (Rys. 4B i Dodatkowa tabela 5). Podobne wzory zaobserwowano w przypadku skorupy i wyspy w stanie stresu oraz wzgórza, wzgórza, jądra ogoniastego, skorupy i wyspy w stanie neutralnie relaksującym (Rys. 4B i Dodatkowa tabela 5). Nie znaleziono takich nakładających się regionów u osób szczupłych.

Następnie zbadaliśmy, czy w relacjach między HOMA-IR a głodem jedzenia pośredniczą pokrywające się regionalne aktywacje mózgu, które korelują zarówno z HOMA-IR, jak i głodem jedzenia (Rys. 4C). Statystyczne analizy mediacji można wykorzystać do zbadania związku między dwiema zmiennymi i określenia zakresu, w jakim trzecia, potencjalnie interweniująca zmienna może być odpowiedzialna za zaobserwowany związek (35). Mówiąc inaczej, zbadaliśmy, czy obserwowane aktywacje neuronalne w obszarach mózgu kory korowo-lędźwiowo-prążkowanej pośredniczą statystycznie w relacji między HOMA-IR a głodem pokarmowym u otyłych uczestników. Jak wskazuje znaczący efekt pośredni (a × b ścieżka) wartości (Dodatkowa tabela 6), w związku między HOMA-IR a głodem pokarmowym pośredniczyły reakcje neuronalne w wzgórzu, pniu mózgu (w tym VTA / SN) i móżdżku w stanie ulubionego pokarmu oraz w skorupie i wysepce w stanie stresu.

WNIOSKI

Zaobserwowaliśmy uderzające aktywacje korowo-lędźwiowo-prążkowe u otyłych, ale nie ubogich osób w odpowiedzi na wskazówkę i stres ulubionej żywności w porównaniu z warunkami neutralnie relaksującymi. Reakcje neuronalne w tych regionach podczas ekspozycji na sygnały pokarmowe są zgodne z wcześniejszymi badaniami (12,13,15,36). Bardziej wyraźne odpowiedzi neuronalne obserwowane u otyłych osób w obszarach mózgu zaangażowanych w motywację nagrody, pamięć emocji, przetwarzanie smaku i interocepcję, skorelowane z HOMA-IR, pomiarem insulinooporności, a także hiperinsulinemią. Co więcej, te neuronalne odpowiedzi statystycznie pośredniczyły w związku między opornością na insulinę a głodem pokarmowym u osób otyłych, co sugeruje, że u osób otyłych oporność na insulinę może bezpośrednio lub pośrednio wpływać na szlaki neuronowe powodujące pragnienie spożywania ulubionych, a często bardzo kalorycznych pokarmów.

Nasze ustalenia są zgodne z poprzednimi pracami i rozszerzają je, pokazując, że insulina działa jako centralny sygnał regulacyjny ośrodkowego układu nerwowego o przyjmowaniu pokarmu i masie ciała (37,38). Zgodne z danymi wskazującymi na podwzgórze i szlaki dopaminergiczne w otyłości i działaniu insuliny (28-30), 1) osoby otyłe wykazały zwiększoną aktywację w obszarach korowo-lędźwiowo-prążkowanych, w tym w prążkowiu (zarówno skorupie, jak i jądrze ogoniastym), wyspach i wzgórzu oraz 2) wielkość insulinooporności, oceniona przez HOMA-IR, pozytywnie skorelowana z aktywacją prążkowia i wyspy w odpowiedzi zarówno na ulubione wskazówki żywieniowe, jak i na warunki stresowe u osób otyłych. Dane te są poparte wcześniejszymi pracami wykazującymi, że zmiany wrażliwości na insulinę w VTA modyfikują reakcje dalszych projekcji na prążkowia (39); stymulowany insuliną metabolizm glukozy w brzusznym prążkowiu jest zmniejszony u osób opornych na insulinę (27); a aktywacja wyspowa i hipokampowa w odpowiedzi na sygnały pokarmowe jest bezpośrednio związana z hiperinsulinemią (40). Podsumowując, obserwacje te mogą mieć ważne implikacje kliniczne dla zachowań związanych z jedzeniem i sugerują, że insulinooporność może upośledzać zdolność insuliny do tłumienia szlaków promocyjnych, akcentując w ten sposób wybiórcze reakcje neuronowe związane ze stresem i wskazaniami żywieniowymi u osób otyłych.

Subiektywne, zgłaszane przez siebie oceny głodu pokarmowego, które są zależne od indywidualnych spostrzeżeń, nie były statystycznie znacząco różne u osób otyłych i szczupłych. Ponadto osoby otyłe i szczupłe zidentyfikowały niezwykle podobne ulubione potrawy ze względu na ich zindywidualizowane wskazówki dotyczące ulubionych potraw (Dodatkowa tabela 7), przy czym większość produktów spożywczych ma wysoką zawartość tłuszczu i kalorii. Tak więc zaobserwowane różnice nie obejmują różnic w pożądanej żywności, ale raczej w jaki sposób te informacje są przetwarzane i interpretowane oraz prawdopodobne, jakie zachowania konsumpcyjne wynikają później po narażeniu w rzeczywistości na ulubione potrawy. Warto jednak zauważyć, że poziomy HOMA-IR u osób otyłych, ale nie ubogich, korelują z ocenami głodu pokarmowego związanymi z ulubionymi posiłkami. Zgodnie z tym spostrzeżeniem, gdy zbadaliśmy, które aktywacje regionu mózgu są skorelowane zarówno z HOMA-IR, jak i głodem jedzenia, stwierdziliśmy nakładające się regiony mózgu u osób otyłych, ale nie szczupłych. Regiony te obejmowały nie tylko VTA i SN, ale także prążkowie, wyspę i wzgórze, które odpowiednio przyczyniają się do przetwarzania motywacji nagrodą i reagowania na stres (17), smaku i sygnalizacji interoceptywnej (18,19) oraz przekazywanie peryferyjnych informacji sensorycznych do kory (41). Dane te sugerują, że insulinooporność i / lub konsekwencje insulinooporności mogą zwiększyć lub uwrażliwić reakcje w obwodach nerwowych, które wpływają na głód pokarmowy na wysoce pożądane pokarmy i ostatecznie wpływają na dalszy przyrost masy ciała. Znaczący związek między poziomem insuliny i HOMA-IR z głodem pokarmowym i aktywacjami mózgu obserwowany u osób otyłych, ale nie ubogich, może być związany z brakiem zmienności poziomu insuliny u osób szczupłych i / lub innymi czynnikami istotnie wpływającymi na głód pokarmowy .

Powiązania danych wspierają między wysokim niekontrolowanym stresem, stresem przewlekłym, wysokim BMI i przyrostem masy ciała (5,7). Stres wpływa na zachowania żywieniowe (5,10), zwiększenie częstotliwości spożywania fast foodów (42), przekąski (43) oraz gęstą kalorycznie i smaczną żywność (44), a stres wiąże się ze zwiększonym przyrostem masy ciała (7). W naszym badaniu, podczas narażenia na stres oceny głodu pokarmowego u osób otyłych, ale nie szczupłych, osoby korelowały dodatnio z aktywacją w jądrze ogoniastym, hipokampie, insula i skorupie. Te różne relacje sugerują, że głodne pragnienia związane z stresem są napędzane przez wyraźne korelacje neuronalne u osób otyłych i zwiększają możliwość, że ta różnica może zwiększać ryzyko spożywania pożądanych, bardzo smacznych pokarmów w czasie stresu u osób otyłych. Odkrycia te są zgodne z danymi sugerującymi, że u osób otyłych jedzenie uzależnione od stresu zaostrza się (45), podczas gdy jedzenie uzależnione od stresu wydaje się mieć niespójny wpływ na spożycie żywności przez osoby szczupłe (46). Po narażeniu na stres psychiczny osoby z nadwagą mają większą ochotę na desery i przekąski oraz większe spożycie kalorii w porównaniu z osobami szczupłymi w identycznych warunkach (10). W porównaniu z osobami o niższym BMI, osoby o wyższym BMI wykazują silniejsze powiązania między stresem psychicznym a przyszłym przyrostem masy ciała (7). Podsumowując, te badania i nasze ustalenia sugerują, że osoby otyłe mogą być bardziej podatne na stres i związane z nim spożywanie pokarmów, a następnie na zwiększenie masy ciała. Ponieważ zarówno apetyt na jedzenie, jak i wskazanie stresu związane z głodem koreluje z aktywacją neuronów korowo-lędźwiowo-prążkowanych, w przyszłych badaniach istotna byłaby symulacja rzeczywistych sytuacji stresowych w celu zbadania funkcji obwodów nerwowych, gdy osoby otyłe są narażone jednocześnie na ostre stresory życiowe i wskazówki dotyczące ulubionych potraw.

Na koniec warto zauważyć, że osoby otyłe z dowodem oporności na insulinę wykazywały zmiany w głodzie pokarmowej nawet w stanie relaksu. Aktywacje kortykolimbiczne prążkowia obserwowane u osób otyłych w warunkach neutralnego odprężenia korelowały z subiektywnym pragnieniem jedzenia. Poziomy HOMA-IR u osób otyłych są również skorelowane z odpowiedziami neuronalnymi w warunkach neutralnego odprężenia, co sugeruje, że przewlekły stan insulinooporności wiąże się z utrzymującą się aktywacją w obszarach mózgu kory prążkowo-prążkowanej nawet podczas stanów nieżywienia i stanów niestresowych (np. , w stanie spoczynku lub relaksu) u osób otyłych, a związek ten może podtrzymywać głód pokarmowy i promować zachowania żywieniowe w stanach nie uratowanych lub wyjściowych.

Przekrojowy charakter tego badania wyklucza ocenę związku przyczynowego. Badania podłużne umożliwiłyby ocenę, czy otyłość skutkuje zwiększoną reaktywnością na sygnały pokarmowe i stres w regionach mózgu nagradzanych motywacją, czy też początkowo występują różnice neuronowe i ich związek z opornością na insulinę. Pomiar oporności na insulinę za pomocą HOMA-IR nie ma precyzji zapewnianej przez technikę klamry euglikemicznej, chociaż jest ściśle powiązany z obwodową reaktywnością na insulinę i jest szeroko stosowany w badaniach i praktyce klinicznej (47). Poziomy insuliny i glukozy sporządzono rano, aby umożliwić ocenę wrażliwości na insulinę przy użyciu próbek krwi na czczo do obliczenia HOMA-IR; Procedury obrazowania fMRI przeprowadzono po południu, aby pacjenci nie byli ani głodni, ani pełny. W przyszłych badaniach pomiar krwi bezpośrednio przed, w trakcie i po rezonansie magnetycznym może dostarczyć użytecznych informacji, chociaż mogą wystąpić potencjalne powikłania (np. Możliwy wpływ upuszczania krwi na układy odpowiedzi na stres). Próbek krwi na czczo nie uzyskano w dniu sesji fMRI; w związku z tym nie można ustalić czasowej zależności między parametrami metabolicznymi a odpowiedziami neuronowymi, a potencjalne różnice między grupami w stabilności pomiarów HOMA-IR u osób otyłych i szczupłych mogą prawdopodobnie wpływać na korelacje zaobserwowane w bieżącym badaniu. W szczególności wykazano, że pomiary HOMA-IR mają stosunkowo niską zmienność wewnątrz- i międzyosobniczą u osób bez cukrzycy otyłych (48) i nadwaga (49), a insulina i glukoza w stanie stacjonarnym były stabilne u zdrowych osób w odstępie X-letnim (50). Ponadto współczynniki zmienności dla HOMA wynoszą od 7.8 do 11.7% (47). Pomimo tych ograniczeń badania nasze dane dostarczają pierwszych dowodów na to, że insulinooporność bezpośrednio lub pośrednio odgrywa ważną rolę w aktywacjach nerwowych związanych zarówno z ulubionymi wskazówkami żywieniowymi, jak i ze stresem oraz że takie odpowiedzi neuronalne modulują głód pokarmowy u osób otyłych. To, czy centralna insulinooporność jest zdarzeniem pierwotnym, czy zmiana odpowiedzi mózgu następuje wtórnie do przewlekłej ekspozycji na ogólnoustrojową hiperinsulinemię, a następnie obniżenie regulacji ośrodkowych układów nerwowych, receptorów insuliny pozostaje niepewna; niemniej jednak wyniki te mają potencjalnie ważne implikacje terapeutyczne.

Przy znacznym wzroście częstości występowania otyłości w ciągu ostatnich trzech dekad odkrycia te mają znaczące implikacje kliniczne w leczeniu zaburzeń metabolicznych i zapobieganiu cukrzycy typu 2. Obecne odkrycia wskazują, że insulinooporność w otyłości dotyczy mechanizmów neuronalnych, które regulują związane z jedzeniem stany lub zachowania motywacyjne, takie jak głód pokarmowy lub chęć pozyskania i zjedzenia jedzenia. Odkrycia te sugerują, że osoby z tym zmienionym fenotypem metabolicznym mogą być narażone na ryzyko dalszego lub trwałego przyrostu masy ciała. Co więcej, ponieważ wiele zaangażowanych obszarów neuronowych jest podkorowych, spekulujemy, że u takich otyłych osób może dojść do zmniejszonej świadomej kontroli nad zachowaniami związanymi z jedzeniem, co spowoduje dalsze utrwalanie się otyłości i insulinooporności.

Dochodzimy do wniosku, że narażenie na scenariusz ulubionych potraw i scenariusze zdarzeń stresujących promuje aktywację regionów motywujących mózg do nagradzania, a także głód pokarmowy u osób otyłych opornych na insulinę. Intrygujące jest spekulowanie, że insulinooporność może występować centralnie w otyłości i przyczyniać się do rozregulowanych motywacji do spożywania żywności, która z kolei może predysponować osoby do przejadania się, powodując lepki cykl napędzający przyrost masy ciała. Zatem badanie centralnych efektów i konsekwencji behawioralnych leków, które zmieniają insulinooporność, może zapewnić wgląd w nowe metody leczenia, aby złagodzić głód pokarmowy o dużej zawartości kalorii i smacznych.

Materiał uzupełniający

Podziękowanie

Przypisy

Referencje